频谱分析仪有哪些类型？

频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。

从事通信工程的技术人员，在很多时候需要对信号进行分析，针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量网络分析仪观察信号。

示波器只能观察信号的幅度、周期和频率; 但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真，而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。

早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号。傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的，但应用示波器无法观察到频域内信息，只能在时域内观察。应用频域测量，就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况。

下图是信号在时域和频域内观察的结果，由此可以清楚看出信号在频域观察的必要性。时域得到的是信号的波形信息，不能测量混合信号，如果存在干扰或失真信号，在时域上无法区分有用信号和无用信号。在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。

时域分析：信号周期，相位分析，边沿测试，峰值电压多信号对比

频域分析：信号频率，谐波分量，信号功率，杂波、噪声，电磁干扰EMI

一、频谱分析仪的类型

频谱分析仪可以分为两类。模拟和数字。

1、模拟频谱分析仪

模拟频谱分析仪使用超外差原理。它们也称为扫频分析仪。如框图所示，分析仪将具有不同的水平和垂直扫描电路。为了以分贝为单位显示输出，在水平扫描电路之前还使用了对数放大器。还提供视频过滤器以过滤视频内容。使用斜坡发生器可以在显示屏上为每个频率提供一个唯一的位置，通过它可以显示频率响应。

2、数字频谱分析仪

数字频谱分析仪由快速傅里叶变换(FFT)块和模数转换器(ADC)块组成，以将模拟信号转换为数字信号。由框图表示

3、数字频谱分析仪

如框图所示，信号被馈送到衰减器，该衰减器使信号的电平衰减，然后馈入LPF以消除纹波含量。然后，信号被馈送到模数转换器(ADC)，后者将信号转换为数字域。数字信号被馈送到FFT分析仪，后者将信号转换为频域。它有助于测量信号的频谱。最后，使用CRO进行显示。

二、分析仪的优缺点

它具有许多优点，因为它可以测量射频范围内信号中的频谱量。它还提供了许多测量。唯一的缺点是它的成本，与常规的传统仪表相比，它的成本更高。

R&S®FSVR实时频谱分析仪
 

三、分析仪测量的变量

根本上用于测试目的的频谱分析仪可用于测量各种变量。所有这些测量都是在射频级别上进行的。使用频谱分析仪经常测量的是：

•信号电平–可以使用频谱分析仪测量基于频域的信号幅度。

•相位噪声–由于在频域上进行测量并测量频谱含量，因此可以轻松测量相位噪声。它在阴极射线示波器的输出中表现为波纹。

•谐波失真–这是确定信号质量的主要因素。基于谐波失真，可以计算总谐波失真(THD)以评估信号的电能质量。信号必须避免下垂和隆起。降低谐波失真水平甚至对于避免不必要的损失非常重要。

•互调失真–调制信号时，会在中间电平上基于幅度(振幅调制)或频率(频率调制)引起失真。必须避免这种失真，以得到已处理的信号。为此，频谱分析仪用于测量互调失真。一旦使用外部电路降低了失真，就可以处理信号。

•杂散信号–这些是不需要检测和消除的有害信号。这些信号无法直接测量。它们是未知信号，需要进行测量。

•信号频率–这也是要评估的重要因素。由于我们在射频级别使用了该分析仪，因此频段非常高，因此测量每个信号的频率内容变得很重要。对于此频谱，专门使用分析仪。

•频谱模板–频谱分析仪还有助于分析频谱模板。

审核编辑 黄宇